發(fā)布時(shí)間：2024-06-03 05:09

　　近年來,隨著數(shù)字產(chǎn)業(yè)的興起和智能設(shè)備的普及,半導(dǎo)體制造和超大規(guī)模集成電路產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展,將硅基半導(dǎo)體技術(shù)推向高潮,元器件特征尺寸逐步縮小至5 nm,向3 nm邁進(jìn)。但是,不斷縮小的特征尺寸不僅挑戰(zhàn)著物理學(xué)的極限,也帶來諸多的寄生問題,如短溝道效應(yīng)、漏致勢(shì)壘降低效應(yīng)、柵對(duì)溝道區(qū)控制能力衰退以及較大的泄漏電流和功耗等,制約著Moore定律的進(jìn)一步發(fā)展。為了解決這些問題,研究人員們一方面在現(xiàn)有基礎(chǔ)上,通過優(yōu)化或者重新設(shè)計(jì)器件結(jié)構(gòu),升級(jí)制備工藝等方式來緩解和平衡諸多矛盾。另一方面,試圖通過開發(fā)新型的高性能半導(dǎo)體材料,部分甚至全部取代如今的硅基半導(dǎo)體。其中,具有金屬-絕緣相變特性(Metal-Insulator Transition,MIT)的氧化物半導(dǎo)體材料,特別是二氧化釩(VO₂)這一典型的強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子材料,因其最接近室溫的相變溫度(T_MIT),劇烈的電阻率和紅外透射率突變等特性受到科研人員的關(guān)注,而且還可與電子開關(guān)、存儲(chǔ)器件、智能窗戶和光電探測(cè)器等應(yīng)用相兼容。鑒于此,本論文以VO₂為研究對(duì)象,探究薄膜制備工藝和元素?fù)诫s對(duì)VO

【文章頁數(shù)】：155 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 VO₂相變材料概論
    1.3 VO₂ 制備工藝
        1.3.1 溶膠-凝膠法(sol-gel)
        1.3.2 磁控濺射
        1.3.3 脈沖激光沉積(PLD)
    1.4 VO₂相變調(diào)控研究
        1.4.1 相變機(jī)理探究
        1.4.2 摻雜改性
        1.4.3 應(yīng)力調(diào)控相變
        1.4.4 外電場(chǎng)調(diào)控相變
    1.5 VO₂應(yīng)用研究
        1.5.1 光電器件
        1.5.2 場(chǎng)效應(yīng)晶體管
        1.5.3 存儲(chǔ)器件
    1.6 本論文研究的意義和主要內(nèi)容
    參考文獻(xiàn)
第二章 VO₂薄膜及器件的制備與表征方法
    2.1 VO₂薄膜及器件的制備方法
        2.1.1 脈沖激光沉積系統(tǒng)
        2.1.2 電子束曝光系統(tǒng)
    2.2 VO₂ 薄膜及器件的結(jié)構(gòu)和性能表征
        2.2.1 結(jié)構(gòu)表征
        2.2.2 性能表征
    2.3 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第三章 不同襯底上制備VO₂薄膜的研究
    3.1 引言
    3.2 薄膜與器件制備
        3.2.1 制備VO₂薄膜
        3.2.2 制備VO₂微納器件
    3.3 VO₂ 薄膜物性研究
        3.3.1 VO₂薄膜的晶體結(jié)構(gòu)
        3.3.2 VO₂薄膜的物理特性
        3.3.3 VO₂薄膜電控相變研究
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 鎢重?fù)诫s對(duì)VO₂薄膜帶間電子躍遷和軌道結(jié)構(gòu)的調(diào)控行為研究
    4.1 引言
    4.2 V_1-xW_x O₂ 薄膜的制備
    4.3 V_1-xW_x O₂ 薄膜的物相分析
        4.3.1 晶體結(jié)構(gòu)分析
        4.3.2 化學(xué)組分分析
    4.4 V_1-xW_x O₂薄膜的光學(xué)表征
        4.4.1 變溫透射光譜
        4.4.2 變溫Raman光譜
    4.5 V_1-xW_x O₂薄膜的軌道結(jié)構(gòu)變化
        4.5.1 透射光譜擬合
        4.5.2 V_1-xW_x O₂薄膜的復(fù)介電常數(shù)研究
        4.5.3 V_1-xW_x O₂薄膜的電子躍遷及軌道結(jié)構(gòu)探究
    4.6 第一性原理計(jì)算
    4.7 氧含量對(duì)薄膜的影響
    4.8 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 混合維度的范德華異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器
    5.1 引言
    5.2 GaSe/VO₂范德華異質(zhì)結(jié)器件的制備
        5.2.1 異質(zhì)結(jié)制備
        5.2.2 器件制備
    5.3 結(jié)構(gòu)表征
    5.4 GaSe/VO₂異質(zhì)結(jié)常溫特性
        5.4.1 KPFM分析
        5.4.2 異質(zhì)結(jié)電學(xué)特性
        5.4.3 異質(zhì)結(jié)光電特性
    5.5 金屬-絕緣相變控制的GaSe/VO₂光電探測(cè)器
    5.6 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 研究成果總結(jié)
    6.2 展望
附錄Ⅰ圖表清單
附錄Ⅱ攻讀博士學(xué)位期間的科研成果
附錄Ⅲ 致謝



本文編號(hào)：3988225